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Java?對象在?JVM?中的內存布局超詳細解說

 更新時間:2022年09月05日 17:06:17   作者:new?Handsome()  
這篇文章主要介紹了Java?對象在?JVM?中的內存布局超詳細解說,文章圍繞主題展開詳細的內容介紹,具有一定的參考價值,需要的小伙伴可以參考一下

一、new 對象的幾種說法

初學 Java 面向對象的時候,實例化對象的說法有很多種,我老是被這些說法給弄暈。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個 ProgramLanguage 對象, 對象名是 java
        ProgramLanguage java = new ProgramLanguage();
        // 實例化一個 ProgramLanguage 對象, 對象名是 c
        ProgramLanguage c = new ProgramLanguage();
        // 把 ProgramLanguage 類實例化, 實例化后的對象的對象名是 python
        ProgramLanguage python = new ProgramLanguage();
    }
}

class ProgramLanguage {
    private Integer id;
    private String name;
}

下面的三種說法的操作都是實例化對象,只是說法不一樣而已

  • 創(chuàng)建一個 xxx 對象
  • 實例化一個 xxx 對象
  • ③ 把 xxx 類實例化

二、Java 對象在內存中的存在形式

這里先簡單看一看 Java 對象在內存中的存在形式和幾個內存相關的概念,后面還會詳細介紹的。先看下面的幾個知識點:

1. 棧幀(Frame)

  • ① 方法被調用則棧幀創(chuàng)建,方法執(zhí)行結束則棧幀銷毀
  • ② 棧幀中存儲了方法的局部變量信息
  • ③ 棧幀是分配給方法的一段??臻g

  • main 方法作為程序的入口肯定是第一個被調用的方法,所以會先創(chuàng)建 main 方法的棧幀
  • 在 main 方法中調用了 test1 方法,并傳入【55】作為參數給 test1 方法的局部變量 v,所以第二個創(chuàng)建的是 test1 方法的棧幀
  • test1 方法中的代碼很快就執(zhí)行完了,所以 test1 的棧幀很快會被銷毀(方法執(zhí)行結束后該方法的棧幀銷毀)
  • 在 main 方法中調用了 test2 方法,并傳入【88】作為參數給 test2 方法的局部變量 v,所以第三個創(chuàng)建的是 test2 方法的棧幀
  • 在 test2 方法中調用了 test3 方法,并傳入【666】作為參數給 test3 方法的局部變量 v,所以第四個創(chuàng)建的是 test3 方法的棧幀
  • 當 test3 方法執(zhí)行完畢后,test3 方法的棧幀被銷毀
  • test3 方法的結束也正是 test2 方法的結束,所以 test2 方法的棧幀也被銷毀
  • test2 方法的結束表示 main 方法的結束,所以 main 方法的棧幀會被銷毀

2. 對象在內存中的存在形式 ①

  • Java 中的所有對象都是通過 new 關鍵字創(chuàng)建出來的(new 關鍵字:實例化一個對象;向空間申請一段內存,用于存放剛剛實例化的對象)
  • 所有的對象都存儲在空間
  • 所有保存對象的變量都是引用類型
  • 局部變量是放在空間
  • Java 運行時環(huán)境中有個垃圾回收器(garbage collector),會自動回收沒有被使用的(堆空間的)內存
  • 當一個對象沒有被任何引用指向的時候,會被 GC 回收掉內存

分析下面的代碼的內存布局:

public class DogDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Dog doggy = new Dog();
        doggy.age = 6;
        doggy.weight = 3.14;
    }
}

  • main 方法被調用,會在??臻g創(chuàng)建 main 方法的棧幀,main 方法的棧幀中會存放 main 方法中的局部變量信息(包括 args 和 main 方法中對象的引用 doggy
  • 在 main 方法中,通過 new 關鍵字實例化了 Dog 對象,Dog 對象存儲在空間
  • 堆空間中有一段內存用于存儲類的對象的數據,這段內存中存放了 Dog 對象的屬性信息(如 age、weight)
  • ??臻g中的 doggy 變量代表堆空間中的對象的地址(通過地址可以訪問對象)

分析下面的代碼的內存布局(稍微復雜)

public class Dog {
    public int price;
}
public class Person {
    public int age;
    public Dog dog;
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog doggy = new Dog();
        doggy.price = 255;

        Person yeTing = new Person();
        yeTing.age = 20;
        yeTing.dog = doggy;
    }
}

  • main 方法被調用,會在??臻g創(chuàng)建 main 方法的棧幀,main 方法的棧幀中會存放 main 方法中的局部變量信息(包括 args、main 方法中對象的引用 doggy、對象的引用 yeTing)
  • 在 main 方法中,通過 new 關鍵字實例化了 Dog 對象,Dog 對象存儲在空間。堆空間中有一段內存用于存儲 Dog 對象的屬性信息(如 price = 255)
  • 在 main 方法中,通過 new 關鍵字實例化了 Person 對象,Person 對象存儲在空間。堆空間中有一段內存用于存儲 Person 對象的屬性信息(如 age = 20),堆空間中,Person 對象的屬性 dog 是 Dog 對象的引用,所以它指向的是堆空間中的 Dog 對象(dog 指向的是??臻g中的 doggy 引用的堆空間的 Dog 對象。doggy 和 yeTing 指向的 Person 對象中的 dog 屬性指向的是同一個對象)
  • 引用變量不一定是在??臻g(也可能是在堆空間,如上圖中 yeTing 指向的 Person 對象中 dog,這個 dog 就是引用變量。但是,它是在堆空間。)
  • 引用變量指向對象實際上保存的是對象在堆空間中的地址值(如:doggy 保存的是 Dog 對象在堆空間的地址值、yeTing 保存的是 Person 對象在堆空間的地址值)

3. 對象中的方法存儲在那兒?

看下面的代碼,思考對象中的方法存儲在那兒?

public class Dog {
    public int price;

    public void run() {
        System.out.println(price + "_" + "run()");
    }

    public void eat() {
        System.out.println(price + "_" + "eat()");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog1 = new Dog();
        dog1.price = 255;
        dog1.run();
        dog1.eat();

        Dog dog2 = new Dog();
        dog2.price = 552;
        dog2.run();
        dog2.eat();
    }
}

Java 虛擬機執(zhí)行 Java 程序時會把內存劃分為若干個不同的數據區(qū)域,主要包括:

  • ①  PC 寄存器(Program Counter Register):存儲 Java 虛擬機正在執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址
  • Java 虛擬機棧(Java Virtual Machine Stack):存儲 Java 方法的棧幀(① 方法被調用的時候會在??臻g創(chuàng)建該方法的棧幀,該方法執(zhí)行完畢后,該方法對應的棧幀會銷毀;② 棧幀中會存放方法中的局部變量信息)【棧空間】
  • ③  堆空間(Heap):存儲被 GC(垃圾回收器) 所管理的各種對象(GC 管理的是通過 new 關鍵字創(chuàng)建的對象)
  • ④  方法區(qū)(Method Area):存儲每個類的結構信息(如:字段和方法信息、構造方法和普通方法的字節(jié)碼信息)
  • 本地方法棧(Native Method Stack):用來支持 native 方法的調用(如:用 C 語言編寫的方法)

4. Java 對象在內存中的存在形式 ②

String:

  • 是字符串,在 Java 編程中被頻繁地使用,但它是引用類型
  • Java 中雙引號包裹的內容默認就是字符串類型
  • Java 中被雙引號包裹的內容叫做字符串常量
  • 字符串常量存儲在字符串常量池中(String Constant Pool)
  • jdk1.7 之前,字符串常量池在方法區(qū);后來被移動到了堆空間。所以,jdk1.8的字符串常量存儲在堆空間的字符串常量池中
  • 后面學習 String 的時候還會細說

分析下面代碼的內存布局:

public class Dog {
    String name;
    int age;
    String color;
}
public class DogDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Dog doggy = new Dog();
        doggy.name = "笑天";
        doggy.age = 6;
        doggy.color = "黑";
    }
}

三、類中屬性詳細說明

  •  現實世界中的對象有狀態(tài)(State)和行為(Behavior),面向編程中的對象有屬性(Field)和方法(Method)。
  •  類是創(chuàng)建單個對象的藍圖(模板)

下面詳細說明一下類中【屬性】這個概念。其實上篇文章已經能夠很好理解,這里只是再補充一下而已。

  • 屬性、成員變量、字段(field)指的是同一個東西(即一個類的狀態(tài))習慣上把現實世界的對象的狀態(tài)(State)和編程中的屬性聯系在一起,便于理解
  • 屬性可以是基本數據類型或引用類型(自定義類,接口,數組 …)
  • 定義屬性的語法:訪問修飾符 + 屬性類型(eg: String、int、Dog、Bicycle) + 屬性名
  • 訪問修飾符(控制屬性被訪問的范圍)有四種:public、protected、默認(不寫)、private【后面會詳細說】
/**
 * 訪問修飾符有四種:public、protected、默認(不寫)、private
 */
public class Dog {
    public String name;
    protected int age;
    String color;
    private double weight;
}

如果不給對象的屬性賦值,屬性會有初始值

/**
 * 測試若不給對象的屬性賦初始值, 它們的默認初始值
 */
public class FiledInitialValueTest {
    private int score;
    private short age;
    private byte month;
    private long salary;
    private float height;
    private double pi;
    private char firstName;
    private boolean isTrueLove;
    private Person person;

    public static void main(String[] args) {
        FiledInitialValueTest test = new FiledInitialValueTest();
        System.out.println("\n若不給對象的屬性賦值, 初始值如下所示:");
        System.out.println("score【int】 = " + test.score);
        System.out.println("age【short】 = " + test.age);
        System.out.println("month【byte】 = " + test.month);
        System.out.println("salary【long】 = " + test.salary);
        System.out.println("height【float】 = " + test.height);
        System.out.println("pi【double】 = " + test.pi);
        // 字符類型的屬性的初始值是空串(在控制臺無法看到)
        System.out.println("firstName【char】 = " + test.firstName);
        // 字符類型的屬性的初始值強制類型轉換為 int 后是【0】
        System.out.println("firstName【(int)char】 = " + (int) test.firstName);
        System.out.println("isTrueLove【boolean】 = " + test.isTrueLove);
        System.out.println("person【person】 = " + test.person);
    }
}

四、細小知識點

1. 如何創(chuàng)建對象

必須先有類(模板)才能創(chuàng)建對象

通過【new】關鍵字創(chuàng)建類的對象?!緉ew】:向堆空間申請一塊內存存儲對象數據

public class TestCreateObject {
    public static void main(String[] args) {
        // (1) 先聲明再創(chuàng)建
        Dog dog; // 聲明 
        dog = new Dog(); // 通過 new 關鍵字創(chuàng)建對象

        // (2) 聲明并創(chuàng)建對象 
        Dog doggy = new Dog();
    }
}

2. 如何訪問屬性

可通過【.】號訪問屬性或調用方法

可把 . 看做【的】、【の】

五、Exercise

看代碼,畫圖:

public class Person {
    private int age;
    private String name;

    public static void main(String[] args) {
        Person yangJiaLi = new Person();
        yangJiaLi.age = 17;
        yangJiaLi.name = "楊嘉立";

        // 下面的一行代碼有2種說法:
        // 1. 把 yangJiaLi 賦值給 yjl
        // 2. yjl 指向 yangJiaLi
        Person yjl = yangJiaLi;
        System.out.println(yjl.age); // 17
    }
}

六、總結

本篇文章的重點是第二節(jié)【Java 對象在內存中的存在形式】

需重點知道:

到此這篇關于Java 對象在 JVM 中的內存布局超詳細解說的文章就介紹到這了,更多相關Java JVM 內存布局內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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